Solitamente tendiamo ad affermare che gli oggetti sono fatti di alcune sostanze chimiche, a loro volta formate da atomi specifici, fatti di particelle subatomiche. Ma di cosa sono composte queste particelle?
Molti teorici ritengono al riguardo che tali componenti ultimi siano una forma di energia creata dalle vibrazioni di bizzarre entità multidimensionali che vengono chiamate superstringhe.
Il concetto teorico delle superstringhe nella fisica moderna, è un concetto del tutto teorico, che tenta di fornire una spiegazione chiara ed accettabile a tutte le particelle e le forze fondamentali della natura, racchiudendoli in un'unica teoria, considerando queste entità come vibrazioni di sottilissime stringhe supersimmetriche.
Tale teoria è considerata da più parti una delle più promettenti teorie riguardo la gravità quantistica. Con il termine di teoria delle superstringhe, in realtà si vuole indicare una contrazione del termine più corretto di "teoria supersimmetrica delle stringhe" perché contrariamente a quanto affermato dalla teoria bosonica delle stringhe, questa è la versione della teoria delle stringhe che comprende i fermioni e la supersimmetria. Al momento non si hanno predizioni quantitative sperimentali che possano essere verificate o smentite.
Quindi non avendo una controprova, ad oggi il problema più importante della fisica teorica è quello di dovere armonizzare la relatività generale, che speiga la gravità e che possa essere applicata al macrocosmo, ovvero sia alle stelle, galassie, ammassi, con la meccanica quantistica che si occupa di spiegare le altre tre forze fondamentali che descrivono il microcosmo (elettroni, fotoni, quark).
Lo sviluppo di una teoria quantistica dei settori comprendenti una forza, fornisce invariabilmente probabilità infinite (e quindi prive di utilità). I fisici teorici a tal proposito hanno dato vita ad una tecnica matematica detta rinormalizzazione che cancella questi "infiniti" che si trovano nell'elettromagnetismo, nella interazione nucleare forte e nell'interazione nucleare debole, ma non quelli che si trovano nella gravità (senza l'introduzione di un numero infinito di termini alla definizione Lagrangiana della teoria, rischiando la località, o altrimenti un numero finito di termini che non rispettano l'invarianza di Lorentz). Quindi lo sviluppo di una teoria quantistica della gravità deve essere espressa necessariamente in maniera diversa nei confronti delle teorie che fanno riferimento alle altre forze della natura.
Il concetto che sta alla base della teoria è quello che i costituenti fondamentali della realtà sono "stringhe" o "corde" di lunghezza pari a quella di Planck (1,616x10−35 m) che vibrano a frequenze differenti. Il gravitone, la particella che dovrebbe fare da mediatrice della gravità, per esempio, è descritta dalla teoria come una stringa che vibra con ampiezza d'onda uguale a zero. Questa particella nasce dalle oscillazioni nello spazio di una stringa chiusa; l'elisione di componenti energetiche sui vari piani di vibrazione rende possibile sia l'esistenza di particelle con massa nulla (ad esempio fotoni) che di particelle dotate di massa non nulla ed in cui alcune componenti energetiche non si elidono.
Un'altra condizione prevista dalla teoria è che non vi sono differenze misurabilmente riscontrabili tra stringhe che si "accartocciano" intorno a dimensioni più piccole di loro stesse e quelle che si muovono lungo dimensioni più grandi (cioè, gli effetti in una dimensione di grandezza R sono uguali a quelli in una dimensione di grandezza 1/R). Le singolarità sono evitate in virtù del fatto che le conseguenze che si potrebbero osservare in un Big Crunch non raggiungono mai lo zero. Infatti, se l'universo dovesse iniziare un processo di contrazione tipo il Big Crunch, la teoria delle stringhe ci dice che l'universo non potrebbe mai diventare più piccolo delle dimensioni di una stringa e che a quel punto dovrebbe iniziare ad espandersi.
Molti teorici ritengono al riguardo che tali componenti ultimi siano una forma di energia creata dalle vibrazioni di bizzarre entità multidimensionali che vengono chiamate superstringhe.
Il concetto teorico delle superstringhe nella fisica moderna, è un concetto del tutto teorico, che tenta di fornire una spiegazione chiara ed accettabile a tutte le particelle e le forze fondamentali della natura, racchiudendoli in un'unica teoria, considerando queste entità come vibrazioni di sottilissime stringhe supersimmetriche.
Tale teoria è considerata da più parti una delle più promettenti teorie riguardo la gravità quantistica. Con il termine di teoria delle superstringhe, in realtà si vuole indicare una contrazione del termine più corretto di "teoria supersimmetrica delle stringhe" perché contrariamente a quanto affermato dalla teoria bosonica delle stringhe, questa è la versione della teoria delle stringhe che comprende i fermioni e la supersimmetria. Al momento non si hanno predizioni quantitative sperimentali che possano essere verificate o smentite.
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| Particelle subatomiche |
Quindi non avendo una controprova, ad oggi il problema più importante della fisica teorica è quello di dovere armonizzare la relatività generale, che speiga la gravità e che possa essere applicata al macrocosmo, ovvero sia alle stelle, galassie, ammassi, con la meccanica quantistica che si occupa di spiegare le altre tre forze fondamentali che descrivono il microcosmo (elettroni, fotoni, quark).
Lo sviluppo di una teoria quantistica dei settori comprendenti una forza, fornisce invariabilmente probabilità infinite (e quindi prive di utilità). I fisici teorici a tal proposito hanno dato vita ad una tecnica matematica detta rinormalizzazione che cancella questi "infiniti" che si trovano nell'elettromagnetismo, nella interazione nucleare forte e nell'interazione nucleare debole, ma non quelli che si trovano nella gravità (senza l'introduzione di un numero infinito di termini alla definizione Lagrangiana della teoria, rischiando la località, o altrimenti un numero finito di termini che non rispettano l'invarianza di Lorentz). Quindi lo sviluppo di una teoria quantistica della gravità deve essere espressa necessariamente in maniera diversa nei confronti delle teorie che fanno riferimento alle altre forze della natura.
Il concetto che sta alla base della teoria è quello che i costituenti fondamentali della realtà sono "stringhe" o "corde" di lunghezza pari a quella di Planck (1,616x10−35 m) che vibrano a frequenze differenti. Il gravitone, la particella che dovrebbe fare da mediatrice della gravità, per esempio, è descritta dalla teoria come una stringa che vibra con ampiezza d'onda uguale a zero. Questa particella nasce dalle oscillazioni nello spazio di una stringa chiusa; l'elisione di componenti energetiche sui vari piani di vibrazione rende possibile sia l'esistenza di particelle con massa nulla (ad esempio fotoni) che di particelle dotate di massa non nulla ed in cui alcune componenti energetiche non si elidono.
Un'altra condizione prevista dalla teoria è che non vi sono differenze misurabilmente riscontrabili tra stringhe che si "accartocciano" intorno a dimensioni più piccole di loro stesse e quelle che si muovono lungo dimensioni più grandi (cioè, gli effetti in una dimensione di grandezza R sono uguali a quelli in una dimensione di grandezza 1/R). Le singolarità sono evitate in virtù del fatto che le conseguenze che si potrebbero osservare in un Big Crunch non raggiungono mai lo zero. Infatti, se l'universo dovesse iniziare un processo di contrazione tipo il Big Crunch, la teoria delle stringhe ci dice che l'universo non potrebbe mai diventare più piccolo delle dimensioni di una stringa e che a quel punto dovrebbe iniziare ad espandersi.
